大型压水堆核电机组与电网相互影响机制的研究

核电机组具有不同于常规机组的特性,接入电网后会与电网产生较为严重的相互影响。在电力系统分析综合程序中,建立了压水堆核电机组自定义模型,研究了电网电压、频率扰动对核电机组的影响,分析了电网故障引起的核电厂动态响应及核电机组切机对电网的影响,并提出了安全稳定控制措施与策略。仿真结果表明,核电机组会受到电网频率和电压扰动的影响,它对电网频率和电压有较高要求。如果电网故障能迅速清除,且电网保持稳定,核电机组则可承受电网中的较大扰动。     

核主泵惰转转速计算模型的比较

针对核主泵在惰转过程中还要求有足够的冷却流量,利用核主泵瞬态动量守恒方程进行计算和分析,对模型做了合理简化,得到新的转速模型,验证了该模型精准度。结果表明:该模型完全可用于核主泵瞬态分析,可得到不同转动惯量下核主泵达到半流量时惰转时间的变化规律。     

大型核电机组涉网保护与电网安全自动装置的协调控制原则

针对中国目前应用最为广泛的压水堆核电机组,分析了核电机组涉网保护与电网安全运行的相互作用和影响,提出了核电机组涉网保护与电网安全自动装置的协调控制原则。在全过程动态仿真程序已有的压水堆核电机组模型基础上,研究了电网电压、频率扰动引起的核电机组和电网的动态特性,着重分析了超速保护、过励限制和保护、频率异常保护、主泵保护等涉网保护和电网高频切机、低频减载等安全自动装置的动作特性、相互影响及其协调关系。结合实际电网算例,验证了相应的协调配合原则,为核电厂及其所接入电网参数整定、定值优化及协调控制等提供了参考。     

电网低频故障对核电机组运行安全的影响分析

外部电网故障会对核电机组运行产生影响,建立合适的核电机组仿真模型对研究电网与核电机组的相互影响具有重要的实用价值。本文基于等值建模方法建立了M310堆型核电机组整体模型,并针对冷却剂主泵对电网频率变化敏感的特性在主泵模型中引入了电网故障接口,该模型有效性通过与设计手册中工况的对比得到了验证。结合机组涉网保护措施,进行电网低频故障对机组运行影响的仿真分析,结果表明:电网发生频率降低速度较慢的低频故障时对堆芯热工参数影响会较明显,但在机组的运行安全保护措施下不会对机组运行安全产生危害。     

适用于电网稳定分析的大容量核电机组建模

大容量核电机组的不断投运使电网运行方式发生了变化,并带来了调峰调频困难等新问题,为掌握核电机组的运行特性,迫切需要建立用于电网稳定分析的核电站准确模型。利用Matlab/Simulink建立了大容量压水堆核电机组数学模型,并结合全过程动态仿真软件,分析了核电机组受到扰动的过渡过程,研究了核电机组在电网频率、电压发生波动时的动态特性。仿真结果表明,该模型能够较为准确地反映核电机组在实际电力系统发生扰动后的动态过程,可为深入研究电网与大容量核电机组的相互影响提供技术支持。     

电网故障下大型核电机组设备运行状态分析

电网故障会造成核电机组设备机端的频率、电压波动,会直接影响核电机组冷却剂泵以及散热叶片等装置的运行状态,当波动程度超过允许范围时,可能造成核电机组设备损坏。为研究电网故障下大型核电机组设备的运行状态,文中以某地区核电站为对象展开研究,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了包含压水堆核电站的500 kV网架模型,其中核电机组的自定义详细模型包括堆芯、蒸汽发生器、汽轮机模块等,该模型能够反映电网发生故障情况下核电机组设备内部的动态特性。通过模拟电网故障情况下,电压、频率扰动对核电机组的影响,给出了核电机组安全运行的耐扰动阈值,并提出电网发生三相短路故障下的设备保护措施,为核电机组设备的故障穿越能力进一步研究奠定了基础。     

核电机组对于电网频率电压波动响应特性的仿真分析

核电机组在总发电量中的占比正在逐年上升,建立适用于电力系统中长期稳定性分析的核电机组数学模型,用以分析核电机组的涉网响应特性显得很有必要。利用MATLAB-Simulink建立压水堆核电机组数学模型,并在此基础上仿真分析核电机组的固有特性,研究核电机组对于电力系统扰动的响应特性。仿真结果表明,核电机组能满足一定的负荷跟踪需要,电网频率和电压的波动对核电机组的影响很小。     

永磁同步电机转动惯量辨识研究

永磁同步电机伺服系统的控制性能不仅受到电机参数的准确性影响,还受到负载转矩变化等因素影响。为了使伺服系统具有良好的动态响应特性,需要对电机机械参数进行辨识,对负载转矩进行前馈补偿。将负载转矩和扰动转矩进行合并,应用状态观测器对合并后的扰动负载转矩进行辨识。采用积分辨识法对扰动负载转矩进行计算,得到转动惯量辨识结果。仿真和试验验证了该方法的可行性和有效性。     

永磁同步电动机伺服系统转动惯量辨识

为了提高伺服系统的动态响应特性,可对负载转矩进行前馈补偿,对电机机械参数进行辨识。介绍一种基于状态观测器的扰动负载转矩观测法,以及依据自适应法对转动惯量进行辨识的方法。仿真和实验验证了该方法的正确性和可行性。     

交流伺服系统转动惯量的辨识及负载转矩观测方法研究

交流伺服系统的工作性能受电机参数及负载扰动的影响很大，有必要对其转动惯量和负载转矩进行在线辨识和观测，并在辨识转动惯量时考虑负载扰动，并据此调整速度PI调节器参数以改善和提高系统的稳态和动态性能。本文提出一种转动惯量辨识的改进方法，用状态观测器对负载转矩进行实时观测，然后再利用模型参考自适应算法对系统的机械参数即系统转动惯量进行辨识。研究了自适应增益对辨识结果的影响。根据转动惯量的在线辨识量，利用最小峰值响应方法对系统速度PI调节器参数进行了自整定。仿真结果验证了算法的有效性。     

AP1000屏蔽泵的应用分析

摘 要: AP1000核电站的一回路包括两个并联的环路、两个蒸汽发生器,屏蔽式主泵挂在蒸汽发生器下水室封头。本文介绍了AP1000屏蔽主泵的主要部件,分析了其用于核电站的优势和缺点,从制造、电机的冷却、可靠性和可用率、维修等几个方面论述了AP1000屏蔽泵可能面临的挑战。     

RoCoF下垂控制的直驱式风电系统惯量特性分析

直驱式风电机组大规模接入电网,导致传统电网的惯量减小,电网频率支撑能力相对减弱,在受到扰动时更容易引起电网频率偏移和频率变化率过大。针对此类问题,本文首先提出一种频率变化率(the rate of change of frequency, RoCoF)下垂控制策略,旨在提高直驱式风电系统的惯量作用,抑制频率偏移量和RoCoF。其次,类比传统同步机在机电时间尺度下的动态分析理论和方法,建立了风电系统在直流电压时间尺度(DC-Voltage Timescale, DVT)下的动态模型。基于所建立的DVT动态模型,采用经典的电气转矩分析法研究了风电系统的惯量效应,揭示了主要的控制环节对风电系统惯量特性的影响规律、主导因素与作用机制。最后,对传统的频率偏差下垂控制与本文提出的RoCoF下垂控制策略进行了详细的对比,并通过实验验证了所提出的控制方法和分析结论的正确性。     

虚拟同步机多机并联稳定控制及其惯量匹配方法

虚拟同步发电机(VSG)技术作为一种分布式电源主动参与电网频率电压调整的新型控制方式,得到了越来越多的关注。通过对同步发电机外特性的模拟,使得微电源逆变器具有同步发电机相同的转动惯量、一次调频、无功调压等特性。提出简化的VSG虚拟惯量控制器,避免了锁相环(PLL)误差引起的频率指令波动对系统稳定性的影响,建立包含中间控制环节状态变量的VSG并联系统小信号模型,并针对主要控制参数对系统稳定性及动态响应的影响进行了分析,最后利用等效同步发电机原理,提出了虚拟同步发电机多机并联运行的虚拟惯量匹配方法,仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

互联系统长期动态仿真的结构保留建模

为了研究互联电力系统在级联事件下的频率和电压长期动态特性及其控制,提出了一种网络结构保留的多区域互联系统长期动态仿真模型和算法.与动态潮流计算相似,模型假定系统已渡过初始的暂态稳定阶段且有足够阻尼,从而忽略同一控制区域的机组间相对摇摆,即假定每个控制区域具有统一的频率动态,即区域内惯量中心动态,以便仿真几分钟及更长时间的长期动态.IEEE 30节点3区域系统的仿真结果表明了文中建议的仿真模型的可行性和计算方法的有效性;与详细机电暂态仿真软件仿真结果的比较表明,"区域统一频率动态"假定引起的系统长期动态仿真误差在工程上可以接受.从而为进一步开展级联事件下的频率和电压长期动态的稳定控制和协调提供了仿真工具.     

基于斜坡渐变扰动的新型电力系统等效惯量评估

基于阶跃扰动的惯量评估方式依赖难以准确测量的初始频率变化率（RoCoF）与稀少的频率事件,而基于类噪声扰动的惯量评估方法无法评估电流源型虚拟惯量且对数据要求高。对此,提出基于可再生能源机组主动输出斜坡渐变扰动功率的惯量评估方法。建立含RoCoF与斜坡渐变扰动功率的等效惯量评估基础模型。考虑RoCoF噪声阶跃易导致等效惯量评估产生较大误差,推导双二阶广义积分锁相环中的q轴电压分量变化量与RoCoF的线性关系,并将其代入基础评估模型替代RoCoF。采用改进的非线性最小二乘拟合斜坡渐变扰动下q轴电压分量变化量与时间的非线性表达式,从拟合的表达式中提取系统等效惯量。在改进的EPRI-36中验证了所提评估方法相较于常规方法的优越性。     

Modeling and simulation on long-term dynamics of interconnected power system using area COI concept

In order to study long-term frequency and voltage dynamics of interconnected power systems under cascading events, the paper has developed a proper mathematical model and simulation algorithm for it with network structure preserved. Similar to the traditional dynamic power flow, the proposed model assumes that the system has survived in the transient stability and has enough damping torque. Therefore, the relative swings among generator rotors in one area will be neglected in long-term dynamics; and each control area is assumed to have a uniform frequency, represented by its area center of inertia (COI). Fast decoupled method has been extended to solve the structure-preserved multi-area network equations. Computer test results from a modified IEEE30-bus power system demonstrate the validity and effectiveness of the proposed model and algorithm. The work establishes a simulation platform for future study on long-term frequency and voltage stability control strategy and coordination of interconnected power systems.     

PMSG风机直流电容虚拟惯性控制及惯性影响分析

为解决风电在电力系统中渗透率不断增加而导致的电网惯量不断降低的问题,提出了永磁直驱风机参与电网频率调节的直流电容虚拟惯性控制。该虚拟电容控制能够耦合直流电压和交流频率,利用储存在直流电容中的静电能提供惯性支撑,并能有效地抑制频率变化的斜率和减小最大频率偏差,提高频率的动态特性。此外,详细研究了影响虚拟惯性时间常数的关键参数以及虚拟惯性时间常数与直流电容的确切关系,并给出了相关参数的选取方法。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真算例,仿真结果表明直流电容虚拟惯性控制能够准确模拟同步发电机的惯性响应,其控制性能优于传统转子虚拟惯性控制。     

基于主动支撑型VSCs的新能源电网惯量调控与特性分析

随着新能源渗透率的不断增加,电网的惯量水平和一次调频能力不断下降,导致系统鲁棒性降低。传统电网惯量由同步发电机的旋转大轴提供,为固定不变的刚性惯量,而主动支撑型电压源型变流器（VSC）具有惯量柔性调控特性,可灵活调控系统惯量中心偏向功率扰动点,以提高区域电网的频率稳定。首先推导了2区互联系统的惯量中心点位置,其次介绍了具有同步发电机惯量特性的VSC主动支撑控制策略,最后利用主动支撑型VSC惯量柔性调控特性,调节惯量中心点向功率扰动点偏移,削弱不平衡功率对系统频率的冲击,从而提高系统的鲁棒性。在DIgSILEN/PowerFactory仿真环境中搭建4机2区系统验证了结论的准确性。     

考虑风电机组超速减载与惯量控制的电力系统机组组合策略

随着风电渗透率的提高,电力系统将面临惯量支撑和频率响应能力不足的问题.风电机组通过虚拟惯量控制及超速减载控制可具有调频能力.文中在传统机组组合模型的基础上加入计及风电机组调频的频率动态约束.首先,推导风电机组不同减载量下的虚拟惯性时间常数大小.然后,对计及风电机组调频的多机系统建模,并推导扰动后频率最低值的表达式.接着,构建考虑动态频率约束的机组组合优化模型,并采用多元分段线性化技术解决频率约束高度非线性特征的问题.最后,以含风电并网的10机系统为例进行计算分析,结果验证了风电机组参与调频在机组组合决策中的可行性.所提模型与传统机组组合相比,在满足经济性的同时提高了系统稳定性.     

基于估测惯量计算的低频减载方法

新能源发电接入系统的控制方式的不同会给系统的惯量带来不同的影响,研究了基于估测惯量系统功率缺额实时计算方法。首先分析了现有低频减载装置计算系统功率缺额算法的不足。针对这些不足,研究了电压偏移对系统有功缺额的影响,并给出了量化算法;根据扰动后负荷的响应信息,提出了实时辨识系统惯量的方法,由此得到基于估测惯量的系统功率缺额实时计算方法,进而得到最优的自适应切负荷方案。在IEEE 39节点系统下进行孤岛系统的仿真,验证了研究得出的电压偏移对系统有功缺额的影响,以及系统惯量的实时辨识、系统功率缺额实时计算的准确性和有效性。与传统的分轮次动作的低频减载方案相比,所提方案的负荷减载量以及动态频率偏移相对更小,频率恢复稳定能力更强。